GIS交接試驗流程及關鍵點控制

蘭柏，尹航，汪波濤，陳瑞，王勇

（1.國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161；2.中國電力技術裝備有限公司，北京市 100052）

GIS交接試驗流程及關鍵點控制

蘭柏1，尹航2，汪波濤1，陳瑞1，王勇1

（1.國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161；2.中國電力技術裝備有限公司，北京市 100052）

在電力工業中，GIS是指氣體絕緣金屬封閉開關設備，應用GIS的變電站工程質量和運行安全問題成為行業內關注的焦點。其中，施工現場交接試驗是設備制造質量復驗、現場安裝質量評價的重要環節，決定了變電站能否順利投入運行以及投運后項目運行安全。因此，檢驗流程合理化和提高檢驗質量成為業界不斷探索的目標。

GIS；交接試驗；流程；質量

0 引言

近年來，GIS以其結構緊湊、運行安全、可靠性高、穩定性高等諸多優點在電力工業中迅猛發展并廣泛應用[1-3]。因此，應用GIS的變電站、電廠對電力系統的發、輸、變、配電環節產生了日益深遠的影響，工程質量和安全問題成為行業內關注的焦點。在工程建設全壽命周期中，設計單位的設備選型、供貨廠商的制造質量、施工單位的現場安裝調試質量等關鍵環節共同決定了工程投入生產后的項目運行安全。其中，施工階段是形成工程實體的最后環節，設計、設備制造及施工過程所積累的問題集中出現在施工環節，因此，施工質量管理決定了工程實體的使用功能和運行安全。鑒于施工現場交接試驗是設備制造質量復驗、現場安裝質量的檢驗重要環節，是判斷其能否投入運行的重要技術措施和確保設備安全正常投入運行的重要技術手段，是變電站、電廠系統調試的基礎[4-5]。本文針對施工現場交接試驗現狀及存在的問題，研究優化解決方案，提出指導性強的交接試驗檢驗流程、方法和關鍵項目控制要點。

1 GIS現場交接試驗現狀分析

1.1 交接試驗參考資料現狀

目前，國內外有關GIS交接試驗的標準還沒有完全形成，國內外教科書中涉及GIS方面的章節還只停留在理論上，實用參考價值低；試驗和檢修規程涉及GIS現場試驗作業指導書等參考資料側重于通用性，涉及的內容的往往是試驗項目、試驗周期和測試技術標準和判據，還沒有完善、翔實的GIS現場調試實施細則，對于測試方法還沒有具體的、實用性高的章節供實際工作參考；廠家提供的使用和維護說明書中只是概括性的闡述，出廠報告是結論性的數據，實際工作中缺乏參考價值。從事交接試驗的一線工作人員對設備供貨廠家的依賴性很大，采用的試驗方法、儀器千差萬別，影響工作質量、安全和效率。

1.2 交接試驗方法現狀

目前，施工現場所采用的測試方法多是沿用常規變電工程的單體設備試驗方法，缺少系統性的協調及銜接，工作質量不高、效率低下。由于GIS內部設備間聯系緊密并相互影響，相比單體設備，可用測試點數量減少并且隱蔽，很多試驗項目需要共用測試點，存在交叉作業現象，常規試驗方法直接應用困難，工作人員和儀器、設備存在安全風險[6]。

此外，避雷器交流試驗、電壓互感器空載勵磁特性試驗、系統耐壓試驗需要施加高電壓，GIS內置斷路器和隔離開關特性試驗同時進行會增加振動幅度，降低測試精度，同間隔內二次回路盤柜接線錯誤都會給測試帶來不必要的障礙。可見，GIS高集成性給交接試驗帶來了新的挑戰，急需改進測試流程，尋找新方法，解決新問題，并探索高質量、高效率、實用性強的作業指導書來指導實際工作。

2 GIS交接試驗流程優化

GIS交接試驗內容按試驗作用可分為設備特性試驗、絕緣試驗兩大類[7]。其中，絕緣試驗包含：絕緣電阻測試、耐壓試驗、絕緣氣體類試驗等。特性試驗泛指除絕緣試驗外的設備單體試驗、開關類設備的機械特性試驗等。

為克服目前施工現場采用的交接試驗流程和檢測手段的局限性，有效解決現場測試出現的實際問題，抓住關鍵試驗環節、規范GIS系統試驗流程，將以上兩類試驗調整到單體設備試驗流程和整體系統試驗主流程中。

2.1 交接試驗主流程

圖1為整體系統試驗流程，給出了施工現場應用效果較好的交接試驗主流程。

圖1 GIS系統試驗流程Fig. 1 Hand-over test process of GIS

其中，每個環節的試驗結論必須判定為合格，不合格項目必須分析原因并整改處理無缺陷后才能進行后續試驗項目。主回路電阻測量、設備單體試驗、SF6氣體試驗均合格后才能進行系統絕緣試驗，有效避免耐壓試驗因局部可發現缺陷、機構無法操作等原因無法進行，甚至損壞儀器、設備。

2.2 單體試驗流程

單體試驗是整體系統試驗的基礎和前提，由于設備、測試儀器及測試方法更新快，為保證人員和設備安全、設備質量合格、提高測試效率，需要不斷更新測試儀器及測試方法、調整單體試驗流程、減少重復作業次數，從而提高測試質量和效率。GIS包含隔離開關、斷路器、接地開關、避雷器、電流互感器、電壓互感器、母線等設備，下面介紹主要設備單體試驗流程及方法[8]。

2.2.1 電流互感器試驗

GIS用電流互感器主要試驗項目為：繞組直流電阻測試、角差和比差測試、極性測試、二次繞組勵磁特性測試、絕緣電阻測試、繞組耐壓試驗等。

圖2為電流互感器測試流程，實踐證明以上試驗流程安排的試驗順序有利于盡早發現線圈斷線、串線、加極性等缺陷，減少重復作業，及時排除故障。圖3為應用以上流程進行電流互感器測試的施工現場，特性測試主要由TA分析儀完成，配合萬用表、指針表、電池等校驗測試結果，增加試驗數據的準確性。

圖2 電流互感器測試流程Fig. 2 Hand-over test process of current transformer

圖3 電流互感器測試現場Fig. 3 Hand-over testing site of current transformer

2.2.2 電壓互感器試驗

GIS用電壓互感器主要試驗項目為：繞組直流電阻測試、極性測試、二次繞組勵磁特性測試、絕緣電阻測試、繞組耐壓試驗等。圖4為電壓互感器測試流程。

目前，電壓互感器交接試驗較廣泛采用萬用表、指針表、電池、介損電橋等傳統儀器設備單獨進行各項測試。直流電阻測試可以排除線圈斷線、端子排接線松動等缺陷，確保一、二次線圈回路完好后進行極性測試。極性正確，繼續進行變比測試，判定變比誤差及二次繞組電壓是否正常，圖5為變比測試現場。

以上三項測試合格后，進行勵磁特性測試，所有特性試驗合格，最后進行絕緣電阻及耐壓試驗，特性測試合格、絕緣良好方可判定設備無缺陷可以進行后續系統試驗。

2.2.3 避雷器試驗

圖5 電壓互感器變比測試現場Fig.5 Transformation ratio testing site of voltage transformer

GIS用避雷器主要試驗項目為：交流參考電壓及阻性電流測試、放電計數器檢查、基座絕緣電阻測試等。由于試驗項目相對獨立、關聯性小，現場試驗順序比較靈活，可以根據可用試驗儀器情況自主安排試驗程序，注意施加交流高壓前進行絕緣電阻測試，確保絕緣良好從而避免發生局部放電、擊穿及人員傷害。

2.2.4 斷路器試驗

GIS用斷路器單體主要試驗項目為：導電回路電阻、分合閘線圈電阻、分合閘時間、分合閘速度、合閘彈跳時間（如有設計要求）、合分時間（如有設計要求）、最小動作電壓等機構操作測試。為保證安全、提高測試效率，斷口、合閘對地的絕緣電阻和交流耐壓試驗需要在全部設備調試合格后，統一進行。圖6為斷路器單體測試流程。

優先安排分合閘線圈電阻測試確定線圈是否良好，是否可以進行分合閘操作。線圈完好方可進行最小動作電壓測試，模擬斷路器關合、開斷電壓特性，確保不誤動、防止不動作，設備運輸途中分合閘電磁鐵間隙會發生變化，到現場后該項試驗結果經常不合格，需要重新調整間隙或合閘彈簧間隙后反復測試，數據合格后保持調整狀態及緊固彈簧位置。分合閘時間、合閘彈跳時間、合分時間測試的測試接線基本不變，可以同步安排測試。測試數據往往比較離散，當多組測試數據集中出現在上下值域附近時，需要調整彈簧或間隙，合格后還需復測最小動作電壓確保滿足要求才能進行速度測試。速度測試與分合閘時間測試是測試時間參數的不同角度，多數情況結論相符。此外，測速傳感器的型式及安裝質量直接影響到測試數據，因此，要盡量安排同型號或相同原理的傳感器，必要時要求廠家技術人員帶相同型號儀器到現場配合復檢工作，使現場測試數據具有可比性。以上試驗項目均合格，方可安排導電回路電阻測試，此時的測試數據相對穩定、可靠，一般不需調整。圖7為斷路器特性測試現場。

圖6 斷路器單體測試流程Fig. 6 Hand-over test process of circuit breaker

2.2.5 隔離開關試驗

GIS用隔離開關單體主要試驗項目為：導電回路電阻、最小動作電壓、電動操作機構試驗等機構操作測試。同樣，為保證安全、提高測試效率，斷口、合閘對地的絕緣電阻和交流耐壓試驗需要在全部設備調試合格后，統一進行。圖8為隔離開關單體測試流程，試驗程序及故障處理可參照斷路器測試方法執行。

圖7 斷路器特性測試現場Fig. 7 Hand-over testing site of circuit breaker

圖8 隔離開關單體測試流程Fig. 8 Hand-over test process of disconnector

注意GIS母線側隔離開關和出線側隔離開關的試驗標準不同，接地開關只測量回路電阻，測試方法可參照執行。

3 關鍵測試項目控制

3.1 主回路電阻測量

主回路電阻的測量數據關乎GIS系統運行損耗、發熱狀態及安全性，需要根據不同廠家設計情況區別對待。科學設計布置測試點，充分考慮滿足設計意圖、整體回路測試要求、現場具備的測試點條件、靈活利用接地開關與接地扁帶螺栓連接的測試點。杜絕回路電阻測試與斷路器時間特性測試共用一次回路，避免測試用大脈沖電流損害斷路器測試儀器。

3.2 SF6氣體試驗

SF6氣體試驗包括：微水含量測試、密封性試驗。注意滅弧氣室與非滅弧氣室微水含量測試合格標準不同，不同氣室的測試溫度不同，需要換算到同一溫度后對比分析是否合格[9-10]。所有需要施加高壓進行的試驗必須在氣體壓力、微水含量均合格后才能進行。

3.3 互感器試驗

GIS用互感器直流電阻測試數據精度與測試回路接線關聯度很大，小電阻值的測試愈加明顯，通常采用電壓信號線內接方法可以消除主要誤差。此外，為了使測試數據具有可比性，需要將實測數據進行溫度折算到出廠測試溫度進行誤差分析，其他有關電阻測試項目也要按照統一的折算數據進行對比[11]。由于設計單位與廠家溝通不暢，經常導致現場互感器相續錯誤，可以通過極性測試、平面布置圖及投運方案明確正確相序，優選調整端子排二次接線，減少工作量、可行性高。

3.4 避雷器試驗

GIS用避雷器交流試驗需要一次施加交流高電壓，必須采用套管側加壓，避免接地開關合閘時接地扁帶松動造成擊穿放電。縮小試驗區域，用隔離開關隔離無關設備，非試驗設備安全接地，還要注意避雷器末端引入測試儀器的信號線接線牢固，避免電位瞬間懸浮引入一次電壓擊穿儀器、造成人員傷害。此外，避雷器三項接地端如采用端子排集中接地，容易出現相序錯誤，為避免非試驗相感應高電壓、試驗相接地端引入一次電壓，非試驗相接地端必須可靠接地。

3.5 斷路器試驗

GIS用斷路器的機械特性測試是決定運行后能否正常動作的關鍵環節，需要避免誤判合格產品，更需要嚴格查找不合格品并監督廠家整改。分合閘線圈是機構動作的核心，合閘彈簧的調整合閘時間的主要影響因素，測試時需要綜合考慮。此外，最小動作電壓測試必須優先進行，調整合格后進行其他特性試驗，避免造成反復作業，注意特性試驗過程中調整電磁鐵間隙及彈簧后的最小動作電壓校驗。測試回路動作前，需要校驗控制回路接線，先模擬電磁鐵正確動作后接通儲能電機動力電源給彈簧儲能，控制信號回路帶上相關功能限位節點，注意觀察儲能限位節點，防止電機燒損。

3.6 耐壓試驗

耐壓試驗是對GIS系統絕緣的最后考核，也是安全風險最大的試驗，盡量縮小試驗區域，加大試驗區域的安全監護力度，保證人身安全。耐壓試驗需要進行斷口和合閘對地兩項內容，耐壓試驗前用搖表測試絕緣電阻。一是合閘對地注意所有試驗設備相關的斷路器合閘，避雷器、電壓互感器等非耐壓試驗設備用隔離開關隔離并可靠接地，非試驗相接地；二是斷口耐壓注意接地位置避免接地錯誤造成電位懸浮。耐壓過程要設專人監護儀器數據及高壓串諧系統，并觀察GIS本體有無放電、閃絡等異常現象。

4 結束語

本文提出的試驗流程及關鍵控制項目是針對現階段現場試驗工作情況提出的，融合了國內外多種類型GIS現場調試經驗及相關交接試驗規程，具備廣泛的通用價值，具有一定的實踐指導意義。然而，隨著GIS內集成設備的技術更新、測試儀器的測試原理改進，所提出的流程及方法需要動態調整后指導具體試驗工作。

[1] 紀玉章，陸惠軍，董和. 全封閉組合電器（GIS）的技術特點及其安裝調試[J]. 新疆石油科技，2006，16（3）：55-57.JI Yuzhang，LU Huijun，DONG He. Technical Characteristics，Installation and Debugging of GIS[J]. Xinjiang Petroleum Science& Technology，2006，16（3）：55-57.

[2] 李潤春，王露鋼，刁志昆. GIS組合電器的安裝工藝及關鍵控制要點[J]. 電力建設，2010，31（1）：37-39，44.LI Runsheng，WANG Lufang，DIAO Zhikun. GIS Combined Electrical Apparatus Installation Technology and Key Control Points[J].Electric Power Construction，2010，31（1）：37-39，44.

[3] 盧胤. GIS安裝控制[J]. 機械制造與自動化，2012，41（5）：131-132.LU Yin. GIS Installation Control[J]. Machine Building &Automation，2012，41（5）：131-132.

[4] 高月琴，宋志國. 談談絕緣監督中交接試驗的重要性[J]. 河南電力，2009，（2）：55，56-57.GAO Yueqin，SONG Zhiguo. Talking about the Importance of the Experimentation of Handing over in the Insulating Monitor[J].Henan Electric Power，2009，（2）：55，56-57.

[5] 賀虎，韓書謨，鄧德良，等. 1100kV GIS設備現場交接試驗的重點及難點[J]. 電網技術，2009，33（10）：30-33.HE Hu，HAN Shumo，DENG Deliang，et al.Key Problems and Difficulty in Field Handover Test of 1100kV GIS[J]. Power System Technology，2009，33（10）：30-33.

[6] 吳米佳. 基于支持向量機的GIS變電站電氣一次設備狀態評估[D] . 華北電力大學碩士論文，2011：3-4.

[7] 王向臣. 電氣試驗工[M]. 北京：中國水利水電出版社，2009.

[8] 龍偉杰，程富勇. GIS中的計量互感器誤差檢定方法[J]. 廣西電力，2010，33（5）：33-35，88.LONG Weijie，CHENG Fuyong. The Error Test and Calculation for Voltage Transformer in GIS System[J]. Guangxi Electric Power，2010，33（5）：33-35，88.

[9] 黃青丹，黃曉暉. 廣州地區GIS中SF6氣體組分的測試分析[J].廣東電力，2008，21（12）：39-42.HUANG Danqing，HUANG Xiaohui. Test and Analysis of Composition of Sulphur Hexafluoride in Gas Insulated Switchgear of Guangzhou[J]. Guangdong Electric Power，2008，21（12）：39-42.

[10] 潘湛榮. 影響SF6氣體濕度檢測準確性的原因分析[J]. 廣東電力，2005，18（12）：52-55.PAN Zhanrong. Analysis of Factors Influencing Test Accuracy of Sulfur Hexafluoride Gas Humidity[J]. Guangdong Electric Power，2005，18（12）： 52-55.

[11] 中華人民共和國國家標準. GB 50150—2006，電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[S]. 北京：中國計劃出版社，2006.National Standards of the People’s Republic of China. GB 50150—2006，Standard for Hand-over Test of Electric Equipment Electric Equipment Installation Engineering[S]. Beijing：China Planning Press，2006.

The Process and Controlling Points of Key Items in Field Handover Test of GIS

LAN Bo，YIN Hang，WANG Botao，CHEN Rui，WANG Yong
（1.Technology Center of State Grid Xinyuan Company Ltd.，Beijing 100161，China；2.China Electric Power Equipment and Technology Co.，Ltd.，Beijing 100052，China）

In the power industry，gis is short for the gas insulated metal-enclosed switchgear，the quality and safety of the GIS substation project become focus of attention. The hand-over test is a key procedure of equipment manufacturing quality reinspection and installation quality evaluation，it determines whether GIS substations can be put into operation smoothly and operate safely.The process rationalization and improving the quality of inspection become the target that needs to be explored in the hand-over test.

GIS；hand-over test；process；quality

TM643

A

470.4051

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.02.024

2016-03-07

2016-05-09

蘭 柏（1982—），男，高級工程師，主要研究方向：電力系統高壓電氣設備試驗及故障診斷。

尹 航（1983—），男，工程師，主要研究方向：電力工程建設與項目管理。

汪波濤（1980—），男，工程師，主要研究方向：電力系統高壓電氣設備試驗及故障診斷。

陳 瑞（1981—），女，高級工程師，主要研究方向：電力系統高壓電氣設備試驗及狀態評價。